선체구조 부재에는 이중저의 거더 및 늑판등에서 유공을 가진 판이 많이 사용되고 있는데, 이는 중량 경감, 사람 및 화물의 이동, 배관 등의 목적이다. 보통은 강도상 큰 문제가 없는 부위에 위치하지만, 매로는 불가피하게 높은 응력이 작용하는 부위에 설치해야 할 경우가 있다. 이러한 판에 유공의 존재는 면내 하중에 의한 탄성좌굴강도 및 최종강도에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 유공판의 탄성좌굴강도 및 최종강도 평가는 선박의 초기 구조설계단계에서 구조부재 치수를 결정할 매, 검토해야 할 중요한 설계기준 중의 한가지가 된다. 그러므로, 유공판에 대한 합리적이고 신뢰적인 탄성좌굴강도 및 최종강도 설계식이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 다양한 종횡비와 유공의 치수비 그리고 세장비의 영향을 고려하여 탄소성대변형 유한요소법을 근간으로 한 해석코드인 ANSYS(7.1)를 사용하여 시리즈해석을 수행하였다.

동적 불안정 좌굴현상에 관한 연구는 다소 발표되고 있으나, 주기성을 가진 하중하에서의 동적 좌굴을 다룬 연구는 그리 많지 않은 편이다. 주기성을 가진 하중하에서의 거동은 STEP 하중하에서의 거동과는 다르리라 예상된다. 본 논문에서는 동적 불안정의 기본 메커니즘을 파악하기 위하여 양단 핀으로 고정된 정현형 아치가 정현형 조화하중을 받았을 때의 얕은 아치를 대상으로 한다. Newmark- 법에 의한 수치적분을 이용하여 비선형 운동 방정식의 변위 응답을 구하고, 얻어진 비선형 변위 응답으로 FFT(Fast Fourier Transform)에 의한 연속 응답 스펙트럼을 구해 동적 불안정 특성에 관해서 분석한다.

본 논문의 목적은 전단하중을 받는 얇은 원통구조물의 세장비에 따른 좌굴특성을 보다 깊이 있게 검토하는 것이다. 이를 위하여 J. Okada 등이 제안한 좌굴평가식을 사용하여 세장비에 따른 좌굴강도 평가를 수행하였다. 좌굴강도 평가 결과들로부터 세장비 L/R=3.1, 1.6, 그리고 1.0을 갖는 세가지 좌굴시험체를 결정하고 이에 대한 수치해석과 좌굴특성시험을 수행하였다. 그 결과, 세장비 L/R=3 이상인 경우 평가식에서 예측된 바와 같은 굽힘좌굴이 지배적으로 나타났으며 세장비 L/R=1.0이하로 작을 경우에는 전단좌굴이 지배적으로 나타났고, 세장비 L/R=1.6 영역에서는 전단과 굽힘좌굴이 동시에 발생하는 복합자굴 특성이 나타났다 그리고 수치해석과 평가식에 의한 좌굴특성평가 결과는 시험결과들과 잘 일치하였다.

본 논문에서는 축방향 압축하중을 받는 다퐁간분리된 적층 보-기둥의 자유진동과 좌팔에 대한 해석을 수행하였다. 다층간분리된 적층 보-기둥의 고유진동수와 탄성 좌굴 하중에 대한 층간분리의 영향을 조사하기 위해 층간분리의 양단에서 기울기와 곡률이 일정하다는 가정을 적용하여 일반적인 운동학적 연속 조건을 유도하였다. 전체 다층간분리된 보-기둥을 부분으로 분할하고, 연속조건에 따른 반복관계를 각 하부 보-기둥에 부과함으로써 다층간분리된 보-기둥의 특성방정식을 구하였다. 축방향 증분 압축 하중에 따른 다층간분리된 보-기둥의 고유진동수와 탄성 좌굴 하중을 구하였으며 이는 손상되지 않은 적층 보-기둥의 최대 탄성 좌굴 하중에 한정된다 연구를 통하여 층간분리의 크기, 위치, 수가 고유진동수와 특히 탄성 좌굴 하중에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

쉘형 구조물의 동적 불안정 문제를 다룬 연구결과는 다소 발표되고 있으나, 위상면을 이용하여 카오스 생성에 관해 기본적 현상을 다룬 연구는 아직 없는 실정이다. 동적 비선형 문제에서, 여러 가지 초기조건에 의해 불안정 현상이 민감하게 발생하는 이유를 파악하기 위해 위상면에서의 끌개의 특성을 조사하여 동적 불안정 생성과정을 검토하는 일은 매우 중요하다. 본 연구에서는 기하학적 비선형을 고려한 얕은 아치의 직접/간접 좌굴을 수치적 기법으로 조사하고, 이를 정적 좌굴하중과 비교한다.

복합재료는 강도-무게비가 다른 재료들에 비해 훨씬 크기 때문에 부재의 좌굴문제가 대단히 중요하게 취급되며, 본 논문에서는 축방향 압축력을 받는 복합재료로 된 쉘 부재의 좌굴해석이 수행된다. 이 재료는 일반적으로 이방성 재료 특성을 나타내 보이나, 섬유들이 한 방향으로만 배치되어 있는 경우 섬유방향에 연직한 평면에서의 강도나 탄성계수들은 모두 일정한 횡 등방성 재료성질을 가진 것으로 간주할 수 있다. 9 절점 degenerate 쉘 유한요소를 사용한 선형안정해석, LUSAS 범용 프로그램을 이용한 구조해석, 그리고 고전적 쉘 좌굴방정식에 의한 해석들을 수행하였으며, 그 결과들을 서로 비교, 분석하였다. 고려된 등방성 재료나 횡 등방성 재료의 경우 모두, degenerate 유한요소해석으로 계산한 임계하중들은 고전적 이론해에 의한 결과들 보다 낮았으며, LUSAS 결과들과는 거의 같았다. 이는 degenerate 유한요소에 의한 선형안정해석 결과들이 안전측에 듬을 의미하며, 복합재료로 된 쉘 구조물의 좌굴해석에 degenerate 유한요소를 효율적으로 적용할 수 있음을 의미한다.

본 논문에서는 랜덤한 축대칭 기하학적 초기결함을 갖는 원통이 축방향 충격하중을 받는 경우의 반경방향 변위가 임계기준치를 최초로 통과하는 확률론적 충격좌굴 파괴시간을 해석할 수 있는 방법을 제시하였다. 랜덤한 기하학적 초기결함의 생성을 위해 초기결함의 평균함수 및 상관함수를 이용하여 확률장을 형성하는 방법을 사용하였다. 본 논문에서 제시된 방법은 실제적인 기하학적 초기결함이 갖는 불확실성을 취급하는데 적절하고 실용적이므로 이를 고려한 원통의 구조안전도해석에 이용할 수 있다.

일정체적의 원형단면을 갖는 변단면 보-기둥의 자유진동 및 좌굴하중을 지배하는 미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하였다. 미분방정식에는 축하중효과를 고려하였다. 원형단면의 반경변화는 포물선식을 채택하였고, 고정-고정, 고정-회전 및 회전-회전 보-기둥의 고유진동수 및 좌굴하중을 산출하였다. 수치해석의 결과로 무차원 고유진동수와 무차원 변수들 사이의 관계 및 무차원 좌굴하중과 단면비 사이의 관계를 그림에 나타내었고, 최강기둥의 단면비와 좌굴하중을 구하였다.

본 연구에서는 내구성, 내식성 및 내화성 등이 우수한 재료인 스테인리스강 강관을 가새구조로 적용시 에너지 흡수능력을 평가하기 위해 재료시험 결과를 토대로 두 종의 오스테나이트계 스테인리스강과 듀플렉스계 스테인리스강 각형강관의 반복 가력 해석을 수행하였다. 주요변수는 스테인리스강 각형강관의 크기와 세장비로 설정하였다. 그 결과, 중앙부 전체좌굴과 단부 국부좌굴이 발생하였고 변수에 따른 가새 최대내력을 비교하였다.

The reinforcement effect of buckling resistance steel damper on member with two-column and beam is evaluated by investigating the relationship of lateral load and displacement

The reinforcement effect of buckling resistance steel damper on member with two-column and beam is evaluated by investigating the relationship of lateral load and displacement.

The four buckling resistance steel dampers were tested under cyclic lateral load to investigate the relationship of lateral load and displacement. The main variables are the existence of cover plate for preventing from buckling of out-of-plane and thickness of sim plate with 3.2 mm, 4.5 mm and 7.0 mm. The test showed that steel damper with cover plate had the wider area of its hysteresis loop than that of without.

복합재료가 신재생 에너지 산업 관련 구조물 및 해양 구조물에서 좀 더 신뢰도 있는 주 하중 부재로 사용되기 위하여 복합재료평판의 확률론적 비선형 초기 파단 하중과 원공과 곡률이 있는 복합재료판의 확률론적 비선형 좌굴 하중이 평가되었다. 주어진 설계 추출점에서의 확정론적 유한요소해석 결과를 바탕으로 반응면기법을 이용하여 한계상태면을 확률변수로 이루어진 2차 다항식으로 근사하였다. 또한, MPFP 근처에서 좀 더 정확하게 한계상태면을 근사하기 위하여 반복적 선형보간법이 적용되었다. 파괴확률을 평가하기 위하여 근사된 한계상태면 상에서 향상된 일계이차모멘트법과 몬테카를로법이 수행되었다. 마지막으로 파단에 영향을 주는 주요한 확률변수를 파악하기 위하여 변환된 확률변수에 대한 신뢰도지수의 감도를 계산하였다.

본 연구에서는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 양단 및 일단 계단식 단면을 가지는 일축대칭 변단면 I형보의 해석적·이론적 연구를 토대로 하여 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 하중조건으로는 비지지 길이 내 모멘트가 0인 지점이 개수에 따라 모델을 구분지어 적용시켰으며, 플랜지 길이방향 비, 너비 방향 비, 두께의 비로 변단면 I형보를 나타내었다. 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡변위로 적용하여 초기변형으로 고려하였다. 유한요소해석에 사용된 프로그램은 ABAQUS(2009)이며, 회귀분석프로그램인 MINITAB(2006)을 이용해 간편한 설계식을 제안하고 있다. 본 연구 결과에서 개발·제안된 식은 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.

비탄성 구간 내 비지지 길이가 존재하는 휨부재의 극한거동특성을 자세히 살펴보면, 단면 내 비균일 항복응력 도달로 인하여 초기의 이축 대칭단면이 일축대칭으로, 최종적으로는 비대칭단면의 특성을 보이게 된다. 이러한 극한거동에 대한 해석적 연구결과의 실험적 검토는 개발된 설계식의 상용화를 위해서 필연적으로 수행되어야 한다. 일반적으로 사용되는 구조용 강재를 이용한 실험연구는 재료비 및 실험장비 사용에 있어 많은 비용을 유발하므로 본 연구에서는 연구대상 구조부재의 거동특성을 파악할 수 있는 소규모의 경제적인 재료사용과 실험 상황을 구현하여 소규모 실험실에서 모형실험을 실시하였다. 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 실험체의 극한강도를 산정하고, 기존에 개발된 제안식과의 비교를 통하여 I형 양단 스텝보의 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 간편 설계식의 적용성을 평가하였다. 유한요소해석결과와 실험결과는 9%의 차이를 보이고 있으며, 제안식과 실험결과는 7%의 차이를 보이고 있다. 향후 추가적인 실험연구를 통하여 간편 제안식의 적절성을 추가적으로 평가할 예정이다.

압축하중 및 횡하중의 조합하중을 받는 연속 보강판넬의 좌굴강도 및 최종강도의 평가는 선체구조 안정성을 재고하는데 아주 중요한 요소이다. 예를들면, 선박의 공창 상태에서 선체외판은 수압하중에 의해서 파생되는 횡방향 면내 압축하중과 선체외판에 작용하는 횡하중은 대표적인 하중 성분이다. 지금까지의 대부분의 연구 결과들은 실험테스트 및 이론석인 접근 그리고 수치계산 방법에 의해서 수행되었으며, 단일 판 또는 보강판의 조합하중에 대한 많은 업적들이 있다. 그러나, 이들 중 대부분의 연구는 종방향 면내 압축하중과 횡하중에 의한 연구결과가 대부분이며, 횡방항 면내 압축하중과 횡하중에 대한 결과들은 상대적으로 많지가 않다. 게다가 이전의 연구들은 주고 네변 단순지지된 판부재를 고려하였으나, 실제의 구조를 고려해보면, 횡방향 프레임과 종방향 거더들이 교차되어 있는 보강 판넬 구조이다. 본 연구는, 3척의 실적선에서 얻은 이중저 판넬 모델을 적용하고, 횡하중의 크기를 변수로 한 탄소성대변형 유한요소해석을 수행하였다. 이러한 여러 가지 수치 해석을 통하여, 횡하중의 크기 변화에 대한 영향과 횡방향 압축하중이 작용하는 붕괴 매커니즘에 대해서 고찰하였다.

본 연구에서는 등분포 하중을 받는 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 거동을 분석하였다. 등방성의 원통형 구조물의 경우, 좌굴 형상은 단면만 변형할 뿐 길이방향으로의 단면 형상은 일정한 2차원 좌굴이 발생하나, 섬유 보강 복합재료와 같은 이방성 재료로 구성된 원통형 구조물의 경우에는 길이 방향으로 단면의 형상이 변화하는 3차원 좌굴이 발생하게 된다, 또한 적층 구조물에서는 적층각의 변화에 따라 각 방향에 따른 재료의 강도가 변화하므로, 적층각의 변화는 구조물의 강도를 변화시킨다. 본 연구에서는 원통형 적층 구조물의 2차원 좌굴과 3차원 좌굴의 경계를 조사하고, 적층각 변화에 따른 섬유 보강 복합재료 관의 좌굴 강도를 평가하였다.

This stability of a plate structure is very crucial problem which results in wrinkle and buckling. In this study, the effect of the pattern of spot-welding points of the two rectangular plates on the compressive and shear buckling load is studied with respect to the thickness, aspect ratio of plates and number of welding spots. Buckling coefficient of the plate not welded was compared with that of two plates with various thickness to extract the effect of thickness. The effect of number of welding spots are studied in two directions, longitudinal and transverse directions. The conclusions obtained were that the reinforcement effect was maximized when the aspect ratio was close to 1.75 at compressive load condition and that the effect of number of welding spots in transverse direction was larger than that in longitudinal direction at shearing load condition.